《高电压技术》作业集参考答案(专本科函授)

6．扩散

7．改善电场分布、削弱气隙中的游离过程 8．固体介质 9．20℃、101.3 10．低 11．增大 12．250/2500 13．空间电荷 14．增大 三、简答题

1．答：（1）因棒极附近场强很高，不论棒的极性如何，当外加电压达到一定值后，此强场区内的气体首先发生游离。当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒极运动，进入强电场区，引起碰撞游离，形成电子崩。在放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中存在大量游离过程。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。即在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而加强了游离区外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以形成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成，所以电晕起始电压高，击穿电压低。

（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，形成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起游离，而以越来越慢的速度向阳极运动。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是积聚着正空间电荷。而在其后则是较分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电

场的影响不大，而正空间电荷将使电场

参考答案

第一章 电介质的极化、电导和损耗

一、单项选择题： 1. D 2. D 3. B 二、填空题： 1. 增大了

2．电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、空间电荷极化（夹层式极化） 3．在电场作用下极化程度的物理量 4．电子式极化、离子式极化

5．偶极子式极化、空间电荷极化（夹层式极化） 6．大些

7．离子性、电子性 8． 电导强弱程度 9．电场强度、温度、杂质 10．体积电导、表面电导 11．电导损耗、极化损耗 12．电导 13．U?Ctg? 14．电导 三、简答题

1．答：电介质的电导为离子性电导，随着温度的升高，分子的热运动加剧，分子之间的联系减弱，介质中离解出的离子数目增多，所以电导率增大。而导体的电导是电子性电导，温度升高，分子的热运动加剧，电子在电场作用下定向运动时遇到的阻力增大，所以电导率降低。

2．答：不同。电介质在直流电压作用下只有电导损耗，而在交流电压作用下除了电导损耗外还有周期性极化引起的极化损耗，所以同样条件下，电介质在交流电压下的损耗大于直流电压下的损耗。

3．答：电介质的电导是离子性电导，而金属导体的电导是电子性电导；电介质的电导率小，导体的电导率大；随温度升高，电介质的电导率增大，导体的电导率减小。

2第二章 气体电介质的击穿特性

一、单项选择题：

1．B 2. C 3. A 4. C 5. B 6. D 7. A 8. C 9. D 10. A 11. D 12. B 13. C 14. C 二、填空题：

1. 辉光放电、火花放电、电弧放电、电晕放电 2．最小

1

3．升高 4．空间光游离 5．棒—棒 6．扩散

7．改善电场分布、削弱气隙中的游离过程 8．固体介质 9．20℃、101.3 10．低 11．增大 12．250/2500 13．空间电荷 14．增大 三、简答题

1．答：（1）因棒极附近场强很高，不论棒的极性如何，当外加电压达到一定值后，此强场区内的气体首先发生游离。当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒极运动，进入强电场区，引起碰撞游离，形成电子崩。在放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中存在大量游离过程。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。即在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而加强了游离区外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以形成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成，所以电晕起始电压高，击穿电压低。

（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，形成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起游离，而以越来越慢的速度向阳极运动。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是积聚着正空间电荷。而在其后则是较分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到加强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电，所以电晕起始电压低。间隙深处的电场被削弱，使流注不易向前发展，因而其击穿电压较高。

2．答：伏秒特性：对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压与击穿时间的关系曲线。 伏秒特性的形状与间隙中电场的均匀程度有关。对于均匀或稍不均匀电场，因平均场强高，放电发展较快，放电时延较短，故伏秒特性比较平坦，且分散性较小；对于极不均匀电场，其平均场强较低，伏秒特性在击穿时间较大时便随击穿时间的减小而上翘，即伏秒特性

2

较陡，且分散性较大。

伏秒特性主要用于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性。

3．答：由于悬式绝缘子串的金属部分与接地的铁塔或导线之间有电容存在，所以导致绝缘子串上的电压分布不均匀。靠近导线端的绝缘子的电压降最大，离导线端远的绝缘子电压降逐渐减小，靠近铁塔横担时，电压降又有些升高。

通常可采取大截面导线或分裂导线改善电压分布，对330kV及以上电压等级的线路可在导体端安装均压环来改善绝缘子串的电压分布。 4．答：保护设备（避雷器）的伏秒特性曲线应始终处于被保护设备伏秒特性的下方，并留有一定的裕度。

5．答：因为卤族元素具有很强的电负性，易吸附电子成为负离子，削弱游离过程；其次，具有较

大的分子量和分子直径，电子在其中运动时平均自由程小，不易积聚能量从而削弱其游离能力。所以，含卤族元素的气体化合物具有较高的电气强度。

四、计算题

1．解：从P35图2—24查得：距离为4m长的棒—板间隙在标准大气状态下的正极性50%操作冲击击穿电压为U50标 = 1300kV。

?P?273?t0?99.8?273?20 ????P???273?t??101.3??273?30?0.95???0?

h /δ= 20 / 0.95 = 21

由图2—37查得K = 1.1

1300则：

g?

500?4?0.95?1.1?0.62由图2—38得：m = w =0.34

K1 = δm =0.950.34 = 0.9827 K2 = Kw =1.10.34 =1.033 所以： U50夏 = U50标准 K1K2 =1300×0.9827×1.033 =1320kV

2．解：查《高电压技术》P224 附表2—4可知，35kV母线支柱绝缘子的1min干工频耐受电压应为100kV，则可算出制造厂在平原地区进行出厂1min干工频耐受电压试验时，其耐

3

受电压U应为 Ua?kaU0?

U0100??143(kV) ?4?41.1?H?101.1?4000?10第三章 液体和固体电介质的击穿特性

一、单项选择题：

1．B 、D、E、F 2. A 3. D 二、填空题：

1．杂质、温度、电场均匀度、压力、电压作用时间 2．电击穿、热击穿、电化学击穿 3．气体、油纸

4．不均匀场强处扰动大，杂质不易形成杂质小桥 5．温度、热作用时间

6．改善电场分布、切断杂质小桥

7．电压作用时间、温度、电场均匀度、累积效应、受潮程度 三、简答题

1．答：（1）减少液体中的杂质，主要方法有：①过滤②祛气③防潮；

（2）采用固体介质降低杂质的影响，主要方法有：①给电极加覆盖②给电极加绝缘层③在极间加屏障

2．答：累积效应：极不均匀电场中，当作用在固体介质上的电压为幅值较低或冲击电压时会在固体介质中形成局部损伤或不完全击穿，随着加压次数的增加，介质的击穿电压会随之下降， 这种现象称为累积效应。

3．答：高压电气设备的绝缘受潮后。其电导率和介质损耗均迅速增大，在工频电压作用下，很容易造成热击穿，所以其工频击穿电压大幅降低。而在雷电冲击电压作用下，因电压作用时间极短，热的作用来不及对击穿过程造成影响，即雷电冲击电压作用下发生的是电击穿，其U50%降低很少。

4．答：覆盖是在曲率半径较小的电极表面覆盖很薄的一层固体绝缘，这样可以切断“小桥”，并限制泄漏电流，从而提高油间隙的击穿电压。该方法适用于电场较均匀的场合。 绝缘层是在曲率半径较小的电极包扎较厚的固体绝缘材料，且其介电常数大于油的介电常数，从而改善整个油间隙的电场分布，提高油间隙的击穿电压。该方法适用于极不均匀电

4

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